基于本体论的地理信息分类和多源空间数据融合研究

目前GIS对地理信息所表达知识的系统性与可操作性考虑较少，基于语义的互操作功能有限，信息共享还没有上升到知识层次，如何将异质异构空间数据进行融合等是当前GIS发展面临的主要问题。本项目以本体论为理论基础，依据概念元特性的关系和约束、隶属理论(Mereology)、拓扑理论和几何学，结合空间认知理论、最大似然法、模糊数学和粗集理论，提出一套完整概念体系分类结构，建立地理信息分类的理论、模型和方法，并对基础地理信息进行分类研究。根据地理信息本体论的5个层次结构和空间数据综合原则，用语义因子分解（Semantic Factoring）、概念格子（Concept Lattices）算法，通过Agent的引入，结合地理计算、计算几何和数据综合规则等方法，建立多源空间数据融合的框架模型和方法。本项目的深入研究能为地理信息的建模、语义互操作、多源空间数据融合、智能体设计和数据挖掘等问题的解决开辟新的途

目前GIS对地理信息所表达知识的系统性与可操作性考虑较少，基于语义的互操作功能有限，信息共享还没有上升到知识层次，如何将异质异构空间数据进行融合等是当前GIS发展面临的主要问题。针对多源地理空间数据语义异质异构问题，分别从地理信息分类与空间数据融合两个方面开展研究。. 以本体论为理论基础，通过元概念特性抽取地理概念内涵，依据隶属理论、拓扑理论和框架语义学，结合空间认知理论、模糊数学和机器学习理论，提出一套完整的概念体系分类结构，建立地理信息分类的理论、模型和方法；以国家基础地理信息陆地水系分类标准为例，借助地理要素的元概念特性抽取要素描述语义，利用形式化分析方法获取形式概念表及概念格Hasse图，通过格-树转化的方法，得到具有直接包含关系的陆地水系层次分类，该方法消除了原有分类系统当中存在的概念重叠与语义交叉。. 将描述逻辑思想引入到地理本体匹配，以语义解释作为输入，保证了语义完整性。相对传统借助概念相似度进行本体匹配、融合等研究有所扩展，匹配结果不仅仅包含等价关系，还包括泛化、特化、相离与重叠等关系。根据地理信息本体论概念层次结构与空间数据的映射关系，采用形式概念格算法、描述逻辑语义推理算法，结合地理计算、计算几何和数据综合规则等方法，建立多源空间数据融合的框架模型和方法。提出了一种粒化理论的地理本体融合方法。该方法首先运用形式概念分析地理本体，再引入粒计算理论，在不同粒度下约简概念格完成本体融合。.这些研究成果能为地理信息的建模、语义互操作、多源空间数据融合、智能体设计和数据挖掘等问题的解决开辟新的途径。